Схема чувствительного элемента нагрузки, представленная на рис. 191, показывает, что восстанавливающая сила Е_N создается пружинами электромагнита 6. Поддерживающая сила А_NN имеет электрическую природу и зависит от сил тяги электромагнитов 6 (А_N — коэффициент поддерживающей силы, или коэффициент пропорциональности, и N — активная электрическая нагрузка генератора).

Сила тяги одного из электромагнитов 6

где ? — число витков в катушке электромагнита; R_м— полное магнитное сопротивление магнитопровода; s_м— площадь попереч­ного сечения магнитопровода.

Так как ?, R_м и s_М зависят только от конструкции электро­магнитов, то для выбранного электромагнита

где и — напряжение, подводимое к катушке электромагнита; R_эм — сопротивление обмотки катушки.

Как следует из схемы, в чувствительном элементе установлено два электромагнита, действующих в противоположных направле­ниях. Следовательно,

где u₃ и u₄ — напряжения, подаваемые на катушки электромаг­нитов.

Напряжения u₃ и u₄ могут быть найдены из рассмотрения век­торных диаграмм, показанных на рис. 194.

Трансформатор 2 (см. рис. 191) создает на обмотках фазочувствительного моста опорные напряжения и₁ пропорциональ­ные фазовому напряжению и_ф, значение которого поддерживается постоянным системой автоматического регулирования напряже­ния электрогенератора. Токовый трансформатор 32 на резисторе 3, включенном в средний провод моста, создает напряжение и_т, значение которого пропорционально силе тока I_ф той же фазы. При работе чувствительного элемента на режиме без активной нагрузки вектор напряжения и_т (I_ф) сдвинут по отношению к век­тору опорного напряжения и₁ (и_ф) на 90° (см. рис. 194, а), поэтому напряже­ния и₃ и u₄ на обмотках электромагни­тов 6 (см. рис. 191) равны между собой, и тогда в соответствии с выражением (467) поддерживающая сила чувстви­тельного элемента оказывается равной нулю.

На равновесном режиме при наличии активной нагрузки в цепи генератора появляется составляющая активной нагрузки u_т._a (рис. 194, б), которая вызывает отклонение вектора и_т от перво­начального положения. Сдвиг фаз между напряжениями и₁ и и_т становится равным углу ? < 90° . Как видно из векторной диа­граммы на рис. 194, б, равенство напряжений на катушках элек­тромагнитов нарушается (и₃ > и₄); в результате появляется под­держивающая сила, определяемая выражением (467).

Из рассмотрения треугольников на векторной диаграмме

Подстановка полученных выражений в выражение (467) при­водит последнее к виду

Появившаяся поддерживающая сила смещает золотник из среднего положения, в результате чего получают перемещения поршень серводвигателя 28 (см. рис. 191) и кинематически жестко связанный с ним ротор сельсина 29. В связи с этим в среднем проводе фазочувствителыюго моста создается напряжение, ком­пенсирующее и_та и, следовательно, восстанавливающее равенство напряжений и₃ и и₄. Золотник под действием восстанавливающей силы возвращается в исходное положение, и движение поршня серводвигателя прекращается. Если новое положение поршня серводвигателя соответствует активной нагрузке равновесного ре­жима, то процесс регулирования прекращается.

Таким образом, под действием обратной связи в виде сельсина на равновесном режиме, характеризуемом электрической нагруз­кой N₀, поддерживающая сила A_NN₀ = 0 (так как ? = 90°).

При появлении новой активной нагрузки N = N₀ + ?N ра­венство и₃ = u₄ опять нарушается, и поршень серводвигателя вновь перемещается до тех пор, пока золотник не вернется в ис­ходное положение.

При сбросе нагрузки до N₀— ?N напряжение и_та умень­шается (рис. 194, б) и становится меньше напряжения, создавае­мого сельсином. Вектор и_т поворачивается в противоположном направлении, и золотник, следовательно, также. переместится в противоположном направлении.

Электрическая мощность трехфазной системы при симметрич­ной нагрузке определяется выражением

Так как в рассматриваемом случае

где k_и и k₁ — коэффициенты трансформации, то выражение (471) примет

Сравнивая выражения (470) и (472), можно определить коэф­фициент поддерживающей силы:

Значение коэффициента поддерживающей силы определяется только конструкцией трансформаторов и электромагнитов и не зависит от перемещения золотника. Следовательно, величина под­держивающей силы А_NN= A_N (N₀ ±?N) при наличии обратной связи оказывается пропорциональной отклонению ± ?N элек­трической нагрузки от значения на равновесном режиме (А_NN₀ = 0). Знание коэффициента А_N и отклонения нагрузки ± ?N дает возможность определить поддерживающую силу в виде про­изведения.